Princip: Roztavený titan se nalije do prefabrikovaných forem a ztuhne, aby se vytvořily součásti téměř -síťového{1}} tvaru, obvykle za použití vytavitelného lití (odlévání do-vosku) pro složité geometrie.
Vnitřní struktura
Odlévaný titan (včetně komerčně čistého titanu a slitin jako GR.5) má hrubou, směrovou mikrostrukturu, které dominují sloupcová nebo rovnoosá zrna, s vysokým stupněm segregace legujících prvků (např. Al a V v GR.5) na hranicích zrn. Odlévaná struktura často obsahuje vady odlitku, jako je poréznost smršťování, plynové póry (H2, N2) a ne-kovové vměstky (TiO₂). U slitin +, jako je GR.5, je odlévaná mikrostruktura{10} primárně lamelární + (Widmanstättenova struktura), bez výrazného zjemnění zrna nebo vývoje textury.
Hustota
Teoretická hustota titanu je 4,51 g/cm³, ale litý titan má arelativní hustota 95–98 %kvůli vnitřní pórovitosti a defektům smršťování. Silné smršťovací dutiny nebo velké póry mohou dále snížit hustotu pod 95 %, což vede ke koncentraci napětí a degradaci výkonu.
Mechanické vlastnosti
Pevnost a tažnost: Litý titan má nízkou pevnost v tahu za pokojové-teploty (např.-litý GR.5 má pevnost v tahu 700–750 MPa, o ~15 % nižší než žíhaný kovaný GR.5) a špatnou tažnost (prodloužení 5–8 %, méně než polovina kovaných jakostí) a segregace. Jeho mez kluzu je rovněž nízká (600–650 MPa) s výraznou anizotropií způsobenou směrovým tuhnutím.
Houževnatost a únava: Lomová houževnatost-odlitku GR.5 je pouze 30–40 MPa·m¹/² (vs . 60 MPa·m¹/² pro kovaný materiál) a únavová pevnost (10⁷ cyklů) je 200–250 MPa (37–50% snížení z kovaných stupňů iniciace), jako defekty iniciace kovaných
Výkon při vysokých{0}}teplotách: Lamelová struktura poskytuje střední odolnost proti tečení při 300–400 stupních, ale celkově vysoká-pevnost při teplotě je nižší než u tvářeného titanu kvůli nízkému zhuštění.
Princip: Titanové předvalky jsou vystaveny vysoké-teplotní (pod -transus pro slitiny +) plastické deformaci prostřednictvím kování v kladivu nebo lisu, přičemž dochází k rozbití hrubých odlitků a vytvoření deformované mikrostruktury.
Vnitřní struktura
Kovaný titan má arafinované, deformované + mikrostrukturase směrovým tokem zrna (vláknitá textura) podél směru kování. Jak-kovaná struktura eliminuje vady odlitku (poréznost, segregace) a rozkládá hrubá lamelární zrna na rovnoosá nebo bimodální + zrna (v závislosti na teplotě kování a rychlosti ochlazování). U GR.5 vytváří žíhání po kování jednotnou rovnoosou + strukturu s velikostí zrn 5–10 μm (vs. 50–100 μm u odlévaného-materiálu).
Hustota
Kování odstraňuje vnitřní póry a zhutňuje materiál, což má za následek arelativní hustota větší nebo rovna 99,5 %, blízko teoretické hustotě titanu. Zhuštění zajišťuje žádné vnitřní dutiny, které by mohly způsobit koncentraci napětí.
Mechanické vlastnosti
Pevnost a tažnost: Kovaný a žíhaný GR.5 má pevnost v tahu 860–900 MPa, mez kluzu 800 MPa a tažnost 10–15 %, což představuje vyváženou kombinaci vysoké pevnosti a tažnosti. Směrový tok zrna vede k mírné anizotropii (pevnost ve směru kování je o 5–10 % vyšší než v příčném směru).
Houževnatost a únava: Lomová houževnatost dosahuje 55–65 MPa·m¹/² a únavová pevnost při 10⁷-cyklu je 350–400 MPa, což je výrazně vyšší hodnota než u litého titanu, díky zjemnění zrna a odstranění defektů.
Výkon při vysokých{0}}teplotách: Bimodální mikrostruktura kované GR.5 poskytuje vynikající odolnost proti tečení při 300–400 stupních (tečení<0.1% at 200 MPa for 1000 h), outperforming cast and rolled grades.
Princip: Titanové ingoty nebo předvalky se zpracovávají válcováním za tepla/za studena na plechy, desky nebo pásy, přičemž ve směru válcování dochází k plastické deformaci za účelem vytvoření zploštělé texturované mikrostruktury.
Vnitřní struktura
Za tepla-válcovaný titan má arekrystalizované rovnoosé + mikrostrukturase zrny protáhlými ve směru válcování (vytvářející válcovací texturu). Za studena-válcovaný titan (před žíháním) má deformovanou, prací-zpevněnou strukturu s vysokou hustotou dislokací; žíhání po válcování za studena zjemňuje zrna na 3–5 μm (jemnější než kovaný titan). U plechů GR.5 má válcovaná struktura silnou {0001} bazální texturu, což vede k výrazné anizotropii tvařitelnosti a mechanických vlastností.
Hustota
Válcováním se dosáhne plného zhuštění s arelativní hustota větší nebo rovna 99,8 %, protože kontinuální tlaková deformace eliminuje zbytkovou poréznost a zajišťuje rovnoměrné balení materiálu. Válcování za studena dále zlepšuje hustotu snížením mezikrystalových mezer.
Mechanické vlastnosti
Pevnost a tažnost: Annealed hot-rolled GR.5 sheets have a tensile strength of 850–880 MPa, yield strength of 780–800 MPa, and elongation of 12–18% (higher ductility than forged titanium due to finer grains). Cold-rolled (unannealed) GR.5 has ultra-high strength (tensile strength >1000 MPa), ale nízká tažnost (tažnost<5%) due to work hardening.
Houževnatost a únava: Lomová houževnatost válcované GR.5 je 50–60 MPa·m¹/² (o něco nižší než u kovaných druhů kvůli anizotropii vyvolané texturou), zatímco únavová pevnost je 380–420 MPa (vyšší než u kovaného materiálu díky jemnější zrnitosti a hladkému povrchu).
Tvařitelnost: Válcované plechy mají vynikající tvarovatelnost za studena (např. ohýbání, lisování) ve směru válcování, ale tvarovatelnost v příčném směru je špatná kvůli silné struktuře, což omezuje jejich použití ve složitých -tvarovaných součástech.
Princip: Titanový prášek (vyráběný metodou plynové atomizace nebo hydrid-dehydridovými (HDH) metodami) je zhutněn a sintrován při vysokých teplotách za vzniku plně hustých součástí, což umožňuje výrobu téměř -čisté-tvarové výroby a kontrolu mikrostruktury.
Vnitřní struktura
PM titan má astejnoměrná, jemnozrnná-rovnoosá mikrostruktura(velikost zrna 2–5 μm) bez směrové textury nebo segregace, protože částice prášku jsou během slinování plně rekrystalizovány. Pro PM GR.5 je mikrostruktura homogenní + matrice s rovnoměrně distribuovanými jemnými -fázovými částicemi. Na hranicích zrn však mohou zůstat zbytkové póry (méně než nebo rovno 1 % objemu) a minoritní oxidové inkluze (z oxidace povrchu prášku).
Hustota
Hustota PM titanu závisí na parametrech slinování: vakuově slinovaný PM titan má arelativní hustota 98–99,5 %, zatímco po úpravě pomocí izostatického lisování (HIP)- může hustota zvýšit až na 99,8 % nebo rovnou 99,8 %, což odpovídá úrovním tvářeného titanu. HDH prášek (nepravidelný tvar) poskytuje nižší hustotu než plynem-atomizovaný prášek (kulovitý tvar) kvůli nízké účinnosti balení.
Mechanické vlastnosti
Pevnost a tažnost: Slinutý PM GR.5 má pevnost v tahu 800–850 MPa, mez kluzu 750–780 MPa a tažnost 8–12 % (o něco nižší než u tvářených jakostí kvůli zbytkové pórovitosti). HIP-upravený PM GR.5 dosahuje pevnosti v tahu 850–900 MPa a prodloužení 10–15 %, srovnatelné s kovaným titanem.
Houževnatost a únava: Lomová houževnatost PM GR.5 je 45–55 MPa·m¹/² (nižší než u tvářeného materiálu v důsledku oxidových inkluzí) a únavová pevnost je 300–350 MPa (zlepšená na 380–400 MPa pomocí HIP). Jemná-zrnitá struktura dává PM titanu vynikající odolnost proti opotřebení, která převyšuje odolnost kovaných jakostí.
Cena a přizpůsobení: PM umožňuje výrobu složitých součástí s minimálním odpadem materiálu, ale oxidace prášku a poréznost omezují jeho použití ve vysoce{0}}únavových leteckých aplikacích, takže jsou vhodné pro průmyslové a lékařské komponenty (např. ortopedické implantáty) se středními požadavky na výkon.
